Hafnium: Anwendung und Eigenschaften

Die Einführung in diesen Artikel wird es dem Leser ermöglichen, herauszufinden, was hafnium (ein chemisches Element) ist, dessen Anwendung von Menschen in einer Vielzahl von Bereichen seiner Tätigkeit weit verbreitet ist. Und auch die Eigenschaften der chemischen und physikalischen Natur der Materie, die Methoden der Extraktion und der Suche auf dem Planeten, die kurze Geschichte der Entdeckung dieses Elementes wird berücksichtigt werden.

Was ist hafnium

Hafnium ist ein chemisches Element des Periodensystems. Es ist in der vierten Gruppe, die sechste Periode, die Atomzahl ist zweiundsiebzig. Bezieht sich auf eine einfache Art von Stoffen, hat eine hohe Dichte und Refraktärheit, die Farbe des Metalls ist silbrig-weiß. Hafnium kann in zwei Modifikationen existieren. Unter dem Einfluß einer Temperatur von etwa 2016 Kelvin verwandelt sich ein Gitter des hexagonalen Typs, der sich allotropen Veränderungen unterzieht, in einen Zustand eines körperzentrierten kubischen Gitters, bei Raumtemperatur hat ein Kristallgitter mit sechseckiger Syngonie.

Aus der Entdeckungsgeschichte

Die Entdeckung des Elementes trat 1923 auf, von Gyorgy De Heshevi und Koster Dirk begangen. Sie konnten die Wertigkeit und die verschiedenen qualitativen Eigenschaften von Hafnium vorhersagen, basierend auf den Schlussfolgerungen von N. Bohr, die wiederum die Arbeit des Franzosen J. Urben analysierten, der glaubte, dass er das Keltische entdeckt hatte – ein neues Element. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Mischung aus einer kleinen Menge Hafnium mit Lutecium und Ytterbium ein Keltium war.

Niels Bohr, der diese Arbeit studierte und quantenmechanische Berechnungen verwendete, bewies, dass Hafnium ein Analog des Elementes bei Nummer 71 in PTCA ist, nämlich Zirkonium. Gyorgy De Heshevi und Koster Dirk kündigten die Entdeckung eines neuen Elementes von Hafnium an, benannt nach der Stadt, in der die Entdeckung gemacht wurde, nach der Verwendung der Röntgenspektralmethode wurden die Zirkone von Norwegen und Grönland wiederholt analysiert. Die Erkennung der Ähnlichkeit der Röntgenstrahlen ließ die Wissenschaftler die Entdeckung eines neuen Röntgenelements bekannt geben.

Wege der Erlangung und der Bestände der Welt

Hafnium ist in der Rinde der Erde, hat aber kein eigenes Mineral, und deshalb ist es ein "Satellit" von Zirkonium. Die Menge an Hf in Erzen beträgt etwa 2,5%, und die jährliche Produktion beträgt etwa siebzig Tonnen. Hafnium ist eine ziemlich teure Substanz, deren Hauptstandorte in Australien, Südafrika, den USA, Indien und Brasilien konzentriert sind. Die Lage der Länder in der Reihenfolge der Übertragung entspricht den Orten durch die Anzahl der Hf im Land. Es ist auch erwähnenswert, dass Russland und die Ukraine ziemlich große Reserven dieses Metalls haben, deren Großteil in Zirkonium, Loparit und Baddeleyit konzentriert ist.

Physikalische Eigenschaften

Ein Teil der physikalischen Eigenschaften von Hafnium wurde oben erwähnt. Sie können ihnen hinzufügen, dass dieses Metall, das, in einem fein verteilten Zustand, fast schwarz wird. Schmelzen bei 2233 Grad Celsius, Kochen beginnt bei 4603 ^o C. Der Querschnitt für die Aufnahme von Neutronen der thermischen Typ ist sehr hoch. Zirkonium, im Gegensatz zu Hafnium, hat eine Querschnittsebene, die drei Größenordnungen schwächer ist. Während die Erfassung von Hf 115 bar ist, beträgt es im Zirkonium nur etwa 0,2 bar. Hafnium hat eine analoge Ebene der spezifischen Hitze des Germaniums (Ge) und ist anomal. Die Spitzenwärmekapazität liegt auf dem Niveau von 60-80 Kelvin. Dies lässt sich nicht durch eine Theorie in Verbindung mit Hookekräften erklären, was auf die Unfähigkeit der Einstein-Überlagerungsfunktion zurückzuführen ist, um eine Kurve mit einem Maximum zu liefern.

Chemische Eigenschaften

Hafnium hat eine Röntgenbeständigkeit, die viel stärker ist als die eines ähnlichen Zirkoniums. Das Metall selbst ist ziemlich inert, das mit einem Film aus passivem Oxid verbunden ist, das auf Hafnium gebildet wird. Es empfiehlt sich, Hf in Flusssäure, eine Mischung aus Fluorwasserstoffsäure mit Salpetersäure und im königlichen Wodka aufzulösen. Bei hohen Temperaturen brennt es in Sauerstoff, und im Freien beginnt zu oxidieren. Kann in Röntgenreaktionen mit Halogenen eintreten. Hat hydrophobe Eigenschaften.

Verbindungen von zwei-, drei- und vierwertigen Hf

Für diesen Element ist der Wert der Wertigkeit variabel und in Übereinstimmung mit den verschiedenen Werten der Anzahl der möglichen x-Bindungen gibt es mehrere wichtige Verbindungen von Hafnium mit anderen Substanzen.

Divalentes Hafniumdibromid hat eine dunkelgrüne Farbe. Bei einer Temperatur von 400 Grad Celsius beginnt der Zersetzungsprozess mit der Bildung von Hf und HfBr4. In der Industrie wird es durch Disproportionierung im Vakuum von HfBr3 unter thermischer Einwirkung hergestellt.

Trivalent Hf wird durch Tribromid (HfBr3) dargestellt – diese Substanz ist schwarz-blau, ziemlich hart. Unter dem Einfluß einer Temperatur von 400 Grad Celsius beginnt sie, in zwei Komponenten von Hafniumtetrabrombiten und Dibromobiden zu disproportionieren. Das Herstellungsverfahren besteht in der Reduktion von HfBr4 durch Erhitzen in Wasserstoff, gegebenenfalls unter Zusatz von Aluminium.

Zu den Verbindungen des tetravalenten Hafniums gibt es eine ziemlich große Anzahl von Verbindungen, nämlich HfO2 ist sein Dioxyd und auch Hydroxid mit der x-ten Formel Hf (OH) 4. Es gibt auch Tertrachlorid (HfCl4), Tetrafluorid (HfF4), Tetrajodid (HfI4) und das oben genannte Hafniumtetrabomid (HfBr), und es gibt auch Hafniumhydrogenphosphate (Hf (HPO4) 2).

Anwendung im Alltag und Kommunikation mit der Medizin

Hafnium findet seine Anwendung in einer Reihe von Tätigkeitsfeldern der menschlichen Rasse. Das liegt an der Vielzahl der qualitativen Eigenschaften, Eigenschaften, die es zu einem unverzichtbaren Material machen, eine Substanz in einer Vielzahl von menschlichen Industrien, militärischen Angelegenheiten und sogar in der Nuklearindustrie.

Wie wird Hafnium benutzt? Anwendung in der Medizin – das ist eine von vielen Optionen, wo man die Eigenschaften dieses Metalls verwenden kann. Da Hf-Karbide schwer belastbar sind, praktisch nicht korrosiv sind, können sie für die Herstellung von Schneidobjekten verwendet werden, die von Ärzten verwendet werden, und sie werden auch bei der Herstellung eines Röntgenspiegels verwendet.

Ein Element mit außergewöhnlichen Eigenschaften sowohl der chemischen als auch der physischen Natur ist Hafnium. Anwendung im Alltag findet er als Material für die Herstellung von Funktechnik, Funkröhren und Fernsehröhren. Es ist weit verbreitet in der metallurgischen Industrie mit dem Ziel, andere Metalle von höherer Qualität physikalisch-mechanischen und mechanischen Eigenschaften. Hafnium wird auch in der Röntgentechnik eingesetzt, wird aber aufgrund seines Mangels und der wichtigsten Anwendungsmethoden nur selten eingesetzt.

Die Verwendung von Hafnium im militärischen Handwerk

Wie sonst kannst du Hafnium benutzen? Die Verwendung in der Rüstung ist eine andere Sphäre der menschlichen Tätigkeit, in der sie nicht auf dieses Element verzichtet. Oxide, Silizide, Boride und Carbide von Hafnium sind extrem feuerfeste Verbindungen, aus diesem Grund können sie im militärischen Handwerk als Schutzschicht verwendet werden. Es ist auch extrem ultra-hochfeste, was es ermöglicht, Hf und seine Verbindungen für die Herstellung von Teilen zu verwenden, die für Super-High-Speed-Flugzeuge und Raketen, einschließlich Platz, bestimmt sind.

Seit 1998 wurden Versuche unternommen, eine "Hafniumbombe" zu schaffen, die auf dem Isomer 187m2Hf basiert. Aber als Ergebnis von Forschung und Prüfung, die Idee erwies sich als unhaltbar, das liegt an dem Mangel an der Fähigkeit, mit aktuellen Technologien, um die Freisetzung von überschüssiger Energie aus dem Kern dieses Isomers zu erreichen.

Andere Anwendungen der einfachen Substanz Hf

In der Kernenergie, zusammen mit den oben erwähnten Sphären, aber auch in noch größeren Mengen wird auch Hafnium verwendet. Wo wird dieses Metall benutzt? Aufgrund seiner Fähigkeit zur Neutronenabscheidung von Hf werden Stäbe für Regulierung, Spezialglas und Keramik hergestellt.

Hafnium hat eine relativ geringe Leistung der elektronischen Leistung (3.53 eV) und kann daher in der Herstellung von Kathoden und Elektronenkanonen verwendet werden. Bei kernreaktiven Gasphasenmotoren können Boride und Carbide von Hafnium oder vielmehr in einigen Strukturelementen gefunden werden.

Hafnium wird auch bei der Herstellung von thermoelektrischen Generatoren eingesetzt und findet sich häufig bei ionischen Motoren. Auf Basis von HfO2 entstehen Dielektrika mit hohem Permittivitätsgrad. In Zukunft ist es geplant, das bekannte Siliziumoxid in der Mikroelektronik mit HfO2-Oxid zu ersetzen. Dieser Ersatz erhöht die Dichte der Elemente im Chip.

Abschließend kann man sagen, dass Hafnium, dessen Anwendung in vielen Zweigen der menschlichen Tätigkeit stattfindet und jeden Tag beginnt und mit Militär und Atom endet, ein äußerst wichtiges Element ist. Dies ist ein sehr gefordertes Metall und in der Natur immer Zirkonium begleitet. Die Seltenheit und ihre Eigenschaften der qualitativen Eigenschaften verursachen ziemlich hohe Kosten.